一种阶跃凹槽结构微波滤波器制造技术

本实用新型专利技术公开了一种阶跃凹槽结构微波滤波器。包括介质板(1)，介质板(1)上设有金属微带(2)，金属微带(2)的两侧设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括共面波导段(4)，共面波导段(4)经过渡段(5)与人工表面等离激元段(6)连接；所述的人工表面等离激元段(6)上分布有阶跃凹槽(7)。本实用新型专利技术具有传输损耗低、电磁场反射弱和抗电磁干扰能力强的特点。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种通讯领域用的滤波器，特别是一种具有阶跃凹槽结构的微波波段人工等离激元滤波器。
技术介绍
当今大数据时代，随着信息的需求量成爆炸式的增长，移动通讯领域要求能制造出集成度更高的微波器件，然而随着高频集成电路尺寸的不断缩小，技术上出现了一系列问题，例如当微波器件的尺寸小到一定的程度，器件的电磁干扰噪声，RC延迟等达到极限导致器件工作不稳定，因此现有的微波器件已不能适应当今大规模微波集成电路的发展。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种阶跃凹槽结构微波滤波器。本技术具有低传输损耗、避免电磁场强烈反射和抗电磁干扰能力强的特点。本技术的技术方案：一种阶跃凹槽结构微波滤波器，包括介质板，介质板上设有金属微带，金属微带的两侧设有金属地；所述的金属微带包括共面波导段，共面波导段经过渡段与人工表面等离激元段连接；所述的人工表面等离激元段上分布有阶跃凹槽。前述的阶跃凹槽结构微波滤波器中，所述的阶跃凹槽包括有两个顺序连接的凹槽单元；所述的凹槽单元包括有矩形槽段，矩形槽段与梯形槽段连接。前述的阶跃凹槽结构微波滤波器中，所述的矩形槽段的深度d1为0.5～2.0mm，宽度L4为0.5～2.0mm；所述的梯形槽段的深度d2为0.5～2.0mm，底边边长L5为1.5～3.5mm；所述的阶跃凹槽的槽型周期p为4～8mm，阶跃凹槽的总深度Ch1为2.0～8.0mm。前述的阶跃凹槽结构微波滤波器中，处于过渡段位置的金属地边缘为，满足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程的曲线；其中a为曲线形状系数，
其取值为5～20；h为金属微带宽度，其取值为3.5～10mm；g为金属微带与金属地间距，其取值为0.3～1mm，w为金属地的最大宽度，其取值为20～30mm，L1为共面波导段的长度，其取值为5～15mm，L2为过渡段长度，40～80mm。前述的阶跃凹槽结构微波滤波器中，所述的过渡段上设有深度渐变的阶跃凹槽。与现有技术相比，本技术在在共面波导段(以下用其长度符号L1替代)和人工表面等离激元段(以下用其长度符号L3替代)之间增加过渡段进行衔接；通过该结构，能够实现L1和L3之间良好的连续过渡，充分减少了L1和L3直接连接时的微波电场反射，避免了输出端电磁场出现严重衰减，有效降低了电磁场的传输损耗。本技术中处于过渡段位置的金属地边缘为Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)的曲线，其中a为曲线形状系数，用于调整曲线的曲率，申请人在进行大量试验后发现，当a的取值范围在5～20间时，可实现准TEM模式向SSPPs模式的良好过渡，即充分减少了L1和L3直接连接时因电磁场的模式与阻抗不匹配产生的微波电场反射。除此外，本技术也在过渡段传输线上分布有深度渐变的阶跃凹槽；通过该结构，可进一步实现准TEM模式向SSPPs模式的过渡，减少微波电场反射；通过减小电场反射，使得本技术的的传输损耗减小。本技术通过在L3上设置一系列的阶跃凹槽；通过该结构，使得电磁波在传输时被束缚在阶跃凹槽内部，从而大大降低了多条传输线(金属微带)传输时因间距太小而出现的电磁干扰，使得抗干扰能力大大增强，同时也增强了高密度微波集成电路工作时的稳定性，不仅如此，因抗电磁干扰能力大大增强，本技术还能减小微波集成电路的金属微带间的间距以实现器件的小型化，因而能更好地适应当今大规模微波集成电路的发展。本技术还能通过调节阶跃凹槽的几何尺寸来调控微波传输线的截止频率和电磁场分布，同时调整电磁场的束缚效果，申请人在进行大量试验后发现，当矩形槽段的深度d1为0.5～2.0mm、宽度L4为0.5～2.0mm，梯形槽段的深度d2为0.5～2.0mm、底边边长L5为1.5～3.5mm，阶跃凹槽的槽型周期p为4～8mm时，阶跃凹槽对电磁场具有很好的束缚效果。为了更好地证明本技术的有益效果，申请进行了如下实验：申请人设
计一个阶跃凹槽结构微波滤波器样品，样品的参数如表1。表1微波滤波器样品各部分参数(单位：mm)结构名称符号尺寸共面波导段长度L110过渡段长度L260人工表面等离激元段长度L3103阶跃凹槽总深度Ch14.5矩形槽段深度d11梯形槽段深度d21.25矩形槽段宽度L41.0梯形槽段底边边长L53.0金属地最大宽度w25金属微带宽度h5.0金属微带与地间距g0.6介质板厚度/0.5该样品的介质板采用介电常数为2.65的基片，对该样品的滤波特性曲线经时域有限差分计算如图2所示，该样品为带通滤波，其-3dB通带为2.115GHz到6.6948GHz，样品在整个通带内反射小于-11.5dB，纹波抖动优于1.5dB。图2中S11为滤波器反射系数；S21为滤波器传输系数。由图2可知，该样品的反射特性得到有效改善，同时样品的滤波特性得到很好的优化。附图说明图1是本技术的结构示意图；图2是样品的S参数曲线图。附图中的标记为：1-介质板，2-金属微带，3-金属地，4-共面波导段，5-过渡段，6-人工表面等离激元段,7-阶跃凹槽。具体实施方式下面结合附图和实施例对本技术作进一步的说明，但并不作为对本技术限制的依据。实施例。一种阶跃凹槽结构微波滤波器，构成如图1所示，包括介质板1，介质板1上设有金属微带2，金属微带2的两侧设有金属地3；所述的金属微带2包括共面波导段4，共面波导段4经过渡段5与人工表面等离激元段6连接；所述的人工表面等离激元段6上分布有阶跃凹槽7。前述的阶跃凹槽7包括有两个顺序连接的凹槽单元；所述的凹槽单元包括有矩形槽段，矩形槽段与梯形槽段连接。前述的矩形槽段的深度d1为0.5～2.0mm，宽度L4为0.5～2.0mm；所述的梯形槽段的深度d2为0.5～2.0mm，底边边长L5为1.5～3.5mm；所述的阶跃凹槽7的槽型周期p为4～8mm，阶跃凹槽7的总深度Ch1为2.0～8.0mm。前述的阶跃凹槽结构微波滤波器中，处于过渡段5位置的金属地3边缘为，满足Y＝h+g+w*(exp(a*(X-L1)/L2)-1)/(expa-1)方程的曲线；其中a为曲线形状系数，其取值为5～20；h为金属微带宽度，其取值为3.5～10mm；g为金属微带2与金属地3间距，其取值为0.3～1mm，w为金属地3的最大宽度，其取值为20～30mm，L1为共面波导段的长度，其取值为5～15mm，L2为过渡段长度，其值为40～80mm。前述的过渡段5上设有深度渐变的阶跃凹槽7。本技术的工作原理：准TEM模式的电磁场由左边的共面波导段4传输到过渡段5，在过渡段5中逐渐渐变为SSPPs模式的电磁场，且在过渡段5中准TEM模式和SSPPs模式的电磁场共存，当电磁场到达人工表面等离激元段6时，完全转化为SSPPs模式的电磁场，并在L3进行传输，传输后SSPPs模式电磁场又经过右边的过渡段转化为准TEM模式的电磁场由右边的共面波导段输出。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阶跃凹槽结构微波滤波器，其特征在于：包括介质板(1)，介质板(1)上设有金属微带(2)，金属微带(2)的两侧设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括共面波导段(4)，共面波导段(4)经过渡段(5)与人工表面等离激元段(6)连接；所述的人工表面等离激元段(6)上分布有阶跃凹槽(7)。

【技术特征摘要】
1.一种阶跃凹槽结构微波滤波器，其特征在于：包括介质板(1)，介质板(1)上设有金属微带(2)，金属微带(2)的两侧设有金属地(3)；所述的金属微带(2)包括共面波导段(4)，共面波导段(4)经过渡段(5)与人工表面等离激元段(6)连接；所述的人工表面等离激元段(6)上分布有阶跃凹槽(7)。2.根据权利要求1所述的阶跃凹槽结构微波滤波器，其特征在于：所述的阶跃凹槽(7)包括有两个顺序连接的凹槽单元；所述的凹槽单元包括有矩形槽段，矩形槽段与梯形槽段连接。3.根据权利要求2所述的阶跃凹槽结构微波滤波器，其特征在于：所述的矩形槽段的深度d1为0.5～2.0mm，宽度L4为0.5～2.0mm；所述的梯形槽段的深度d2为0.5～2.0mm，底边边长L5为1.5～3.5mm；所述的阶...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡明哲，曾志伟，纪登辉，尹跃，
申请(专利权)人：六盘水师范学院，
类型：新型
国别省市：贵州;52